リニアガイドやネジなどの直線運動コンポーネントの汚染を防ぐことの重要性についてよく話されますが、これらのシステムがクリーンルームで使用される場合、目標はまったく逆で、これらのコンポーネントが環境に汚染を持ち込まないようにすることです。

クリーンルームとは一体何でしょうか？
ISO 14644-1:2015 によれば、「クリーンルームおよび関連する管理された環境は、空気および必要に応じて表面の汚染を、汚染に敏感な活動を遂行するのに適切なレベルに制御することを可能にします。」

クリーンルームというと、半導体、エレクトロニクス、医療機器業界の用途が最も一般的に連想されますが、航空宇宙、製薬、食品飲料などの他の業界でも、一部の用途でクリーンルーム環境が使用されています。

ISO 14644-1 規格では、立方体の中に存在する粒子の数 (6 つのサイズ範囲に分類) に基づいて、クリーンルームの「清浄度」レベルを 1 (最高) から 9 (最低) のスケールで評価しています。空気のメートル。

上記で参照したクリーンルーム規格は国際標準化機構 (ISO) によるものであることに注意してください。2001 年に廃止されたにもかかわらず、場合によっては米国連邦規格 209E が参照されている場合もあります。FS 209E 評価は ISO 評価と相互参照できますが、クラス番号は一致していないことに注意してください。たとえば、FS 209E でクラス 1 と評価されたクリーンルームは、ISO 14644-1 ではクラス 3 と評価されます。

クリーンルームの敵は摩擦です
クリーンルーム用途でリニアモーションシステムを使用する場合の最も重要な目標は、粒子の発生を最小限に抑えることです。しかし、直線運動コンポーネントは滑り運動や転がり運動に依存しているため、表面間の摩擦や磨耗によって必然的に粒子が生成されます。したがって、主な焦点の 1 つは、摩擦をできる限り減らすことです。

これは、転がり滑り接触を選択することを意味し、ほとんどのクリーンルーム用途では、すべり軸受や送りねじよりもリニアボールベアリングとボールねじの方が優れた選択肢となります。

ただし、リニア ボール ベアリングおよびボールねじの標準的な完全接触シールは、ガイド レールまたはねじシャフトと滑り接触するため、完全接触設計よりも低摩擦シールまたは非接触シールが推奨されます。そして最近、一部のメーカーは粒子カウントテストを実施し、ボールスペーサーまたはボールチェーン（ボールを分離し、ボールがベアリング内を再循環するときにボール同士が衝突するのを防ぎます）がどのようにプロファイルレールガイドとボールでの粒子の発生を低減できるかを実証しました。ネジ。

潤滑は敵でもあり味方でもある
潤滑は、摩擦を軽減して適切な動作を保証するだけでなく、リニアベアリングやネジによって発生する粒子の一部を「捕捉」し、環境への放出を防ぐのにも役立ちます。しかし、潤滑剤自体が大気中に放出されると汚染源となる可能性があります。これはボールねじの場合に特に問題であり、回転すると潤滑油が「剥がれ落ち」る可能性があります。

シールはリニア ベアリングやボール ナット内部の潤滑を維持するのに役立ちますが、低摩擦で非接触タイプは、それ自体で重大な粒子を生成しないため理想的ではありますが、一部の潤滑が「すり抜け」て放出される可能性があります。これが、多くのクリーンルーム用途でクリーンルーム認定の潤滑剤が必要となる理由です。これらの特別な配合には、アルミニウム、シリカ、PTFE などの固体粒子を含む添加剤が含まれていません (または少ない)。

クリーンルーム対応の材料は必須
クリーンルーム環境に適した材料はステンレス鋼と PVC ですが、直線運動コンポーネントではアルミニウムと炭素鋼が主に使用されます。ただし、アルミニウムと標準的な炭素鋼をクリーンルームに適合させる方法はあります。

たとえば、アルミニウムに陽極酸化処理を施すと、優れた耐食性が得られます。また、炭素鋼コンポーネントは、酸化を防ぐために黒クロムやニッケルなどのクリーンルーム対応の保護コーティングで処理できます。

幅広いミニチュア ガイドとミニチュア ネジのステンレス鋼バージョンが用意されており、ストローク長が短く、負荷が軽いクリーンルーム用途に最適です。また、ミニチュア バージョンは通常、標準オプションとして低摩擦シールと低プリロードを備えた状態で提供されるため、粒子の発生量はフルサイズの同等品よりも本質的に少なくなります。

また、ファスナーは、これらのコンポーネントが静的であるにもかかわらず、粒子の脱落率が高い黒色酸化仕上げでコーティングされていることが多いことにも留意してください。クリーンルーム用途では、可能な限りステンレス鋼のハードウェアを使用する必要があります。

接触と摩擦を軽減したシステム

上記で挙げた懸念の多くを解消または軽減する 1 つの方法は、本質的に「クリーンな」直線運動コンポーネントとシステムを使用することです。これらには、誘導用のエア ベアリングと駆動用のリニア モーターが含まれます。どちらのシステムも滑りや転がり接触を排除するため、実質的に摩擦や粒子の発生がありません。

たとえば、エア ベアリング ガイドを備えたリニア モーター ステージには、理論上、摩擦がないため、粒子が発生しません。ただし、実際の状況では、移動するケーブルやケーブルキャリアによって粒子が発生する可能性があるため、ケーブル管理は依然として懸念事項です。ただし、この問題は、クリーンルーム用に特別に設計されたケーブルとケーブル管理システムを使用することで解決できます。

好例: 一部のケーブル メーカーは、粒子の発生を最小限に抑えるために特殊な低摩擦コーティングを施した製品を提供しています。また、一部のケーブル トラック メーカーは、耐摩耗性ジョイントを使用してチェーン セクション間の摩耗を軽減するシステムを提供しています。ケーブル長が短い場合は、フラットで自立型の「トラックレス ケーブル」を使用すると、ケーブル トラックやキャリアが不要になることもあります。